SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 14
Descargar para leer sin conexión
H i d r o l i k a 1 13 -
BAB III
HIDROSTATIKA
Tujuan Pembelajaran Umum :
1. Mahasiswa mampu menerapkan prinsip-prinsip dasar ilmu mekanika rekayasa dalam
pemecahan kasus-kasus hidrostatika.
2. Mahasiswa memahami cara menghitung gaya hidrostatis yang bekerja pada bangunan-
bangunan keairan.
Tujuan Pembelajaran Khusus :
1. Mahasiswa mampu memahami konsep dasar hidrostatika pada kondisi bidang yang
tercelup penuh maupun tercelup sebagian dalam air.
2. Mahasiswa mengetahui cara menghitung besar, letak titik tangkap, arah maupun
momen dari gaya hidrostatis yang bekerja pada berbagai bentuk luasan dan sudut posisi
bidang.
3.1 Tekanan Hidrostatis
Seperti telah diketahui dalam hidrostatika bahwa kecepatan air V = 0, jadi air dalam
keadaan diam/tidak bergerak.
Sehingga tekanan hidrostatis pada suatu titik menurut Hk. Bernoulli menjadi :
Hz
p


…………………………………………………………………..….. (3.1)
Untuk titik-2 di permukaan air (Gambar 3.1) :
p = patm = 0 (diabaikan), maka :
z = h = H  dimana :
H = energi total = garis energi
h = tinggi tekanan di titik 2 = garis tekanan
z = posisi titik2 thd.datum = garis permukaan air
Berarti dalam hidrostatika :
garis energi = garis tekanan = garis permukaan air.
Tekanan hidrostatis di titik 2 yang berada di
permukaan air, adalah :
  022  zhp   karena h = z2
Gambar 3.1 Tekanan hidrostatis pada suatu titik.
z1

1p
htitik-1
titik-2
z2 H
dasar
muka air
H i d r o l i k a 1 23 -
Untuk titik -1 berada di bawah permukaan air sedalam h1 (lihat Gambar 3.1) :
hz
p
 1
1

  111 hzhp   ……………………………………………………….. (3.2)
Tekanan ini disebut tekanan hidrostatis. Besarnya tekanan ini sama dengan berat air di atas
titik tersebut, dan dinyatakan dengan satuan N/m2
atau kN/m2
.
Menurut hukum Pascal, besarnya tekanan air pada suatu titik dari semua arah adalah sama.
3.2 Arah Tekanan Hidrostatis Pada Bidang
Dalam hidrostatika tekanan air pada bidang selalu tegak lurus pada bidang
tersebut, karena tidak adanya gaya geser (gaya tangensial) τ = μ dv/dy = 0,
jadi hanya tinggal gaya normal yang tegaklurus bidang saja (Gambar 3.2).
Gambar 3.2 Arah tekanan hidrostatik pada bidang.
3.3 Gaya Hidrostatis
Secara umum, gaya memiliki 3 atribut yaitu besar, letak titik tangkap, dan arah kerja.
Besarnya gaya hidrostatis F yang bekerja pada luasan bidang sembarang dan membentuk
sudut θ terhadap permukaan air, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.3. Tinjau gaya yang
bekerja pada bagian bidang seluas strip dA sama dengan tekanan pada strip p dikalikan
dengan luasan strip dA, atau :
dF = p . dA =  . h . dA …………………………………….. (3.3)
y
ys
dx
dy
h
hs
hp
yp
A
B
S
P
dF
F
O
Y
S
P
θ
O
Luasan bidang sembarang
X
Gambar 3.3 Gaya hidrostatik pada bentuk bidang sembarang yang bersudut .
τ
F
H i d r o l i k a 1 33 -
Dengan menjumlahkan semua gaya yang bekerja pada luasan bidang sembarang tersebut,
dengan mempertimbangkan bahwa h = y . sin, yaitu :
 
 
  Aysing
dAysing
dAsinygdAhgF
s






 
Karena hs = ys sin, maka :
F = g hs A = γ hs A [N] [ ] ……………………….. (3.4)
dimana :
F = gaya hidrostatis, dinyatakan dengan satuan [N]
 = kerapatan massa air, dinyatakan dengan satuan [kg/m3
]
g = gravitasi bumi, dinyatakan dengan satuan [m/detik2
]
hs = kedalaman pusat bidang terhadap permukaan air, dengan satuan [m]
A = luas bidang sem, dinyatakan dengan satuan [m2
].
Letak titik pusat gaya hidrostatik yp dihitung seperti pada mekanika dengan menggunakan
konsep statis momen. Sumbu O dipilih sebagai perpotongan antara luas bidang sembarang
dan permukaan air. Karena jumlah momen dari seluruh gaya terhadap sumbu O = momen
gaya resultannya, maka kita peroleh persamaan ;
  pyFydF 
dari perhitungan di atas dF = g h . dA = g (y sin) dA dan F = (g sin) ys A maka
  pyFydF 
     ps yAygdAyg    sinsin 2
Karena  dAy2
merupakan momen inersia dari luas bidang sembarang tersebut terhadap
sumbu O, maka :
p
s
o
y
Ay
I

Dalam bentuk yang lebih tepat, digunakan teorema momen inersia sumbu sejajar,
s
s
x
s
sx
p y
Ay
I
Ay
yAI
y 


2
…………………….. (3.5)
dimana :
yp = jarak miring dari pusat tekanan terhadap permukaan air, dengan satuan [m]
ys = jarak miring dari pusat bidang terhadap permukaan air, dengan satuan [m]
Ix = momen inersia bidang thp. sumbu yang melalui pusatnya, dengan satuan [m4
]
A = luas bidang, dengan satuan [m2
].
H i d r o l i k a 1 43 -
atau :
 
 

sin/
sin/
s
s
x
p h
Ah
I
y  ………………………………….. (3.6)
dimana :
yp = jarak miring dari pusat tekanan terhadap permukaan air, dengan satuan [m]
hs = jarak vertikal dari pusat bidang terhadap permukaan air, dengan satuan [m]
Ix = momen inersia bidang thp. sumbu yang melalui pusatnya, dengan satuan [m4
]
A = luas bidang, dengan satuan [m2
].
Perlu diingat bahwa letak pusat gaya hidrostatik selalu di bawah pusat luasan bidang
sembarang tersebut, atau (yp – ys) selalu positip karena Ix nilainya selalu positip.
3.3.1 Gaya Hidrostatis Pada Bidang Horisontal
Perhatikan dasar kolam air atau bidang BC tercelup penuh (lihat Gambar 3.4) :
Tekanan hidrostatik, p = γ . h [N/m2
]
Gaya hidrostatik, F = p . A = γ . hs . A = γ h . A [N]
Letak titik tangkap gaya hidrostatik berada pada titik pusat diagram tekanan/titik P.
Contoh Soal :
Hitung tekanan hidrostatis, besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik pada dasar kolam
BC dalam kondisi tercelup penuh (lihat Gambar 3.4). Panjang p = 8,00 m dengan lebar
b = 5,00 m, bila diketahui berat jenis air γa = 9,81 kN/m3
?
Gambar 3.4 Bangunan kolam
air.
Jawab :
Tekanan hidrostatik pada dasar tangki, p = γ . h = 9,81 * 3,00 = 29,43 kN/m2
.
Gaya hidrostatik, F = γ . hs . A = p.A = γ h . A
= 29,43 * (8,00 * 5,00)
= 1177,2 kN [ ]
Letak titik tangkap gaya hidrostatik berada pd titik
pusat distribusi tekanan/titik P = (4,00 ; 2,50) m.
Diagram tekanan hidrostatik berupa tekanan yang
merata berbentuk prisma empat persegi panjang.
F
8,00
5,00
C’
C
B
B’
A
B C
D
h=3,00m
8,00 m
Θ = 60o
H i d r o l i k a 1 53 -
3.3.2 Gaya Hidrostatis Pada Bidang Vertikal
Perhatikan dinding kolam air atau bidang AB tercelup sebagian (lihat Gambar 3.4) :
Besar gaya hidrostatis,
F = γ hs . A = γ .(h/2) . A [N]
Letak titik tangkap gaya hidrostatis berada pada titik pusat diagram tekanan/titik P,
hp = 2/3 h dari permukaan air. [m].
Bila gaya F dihitung dalam gaya persatuan lebar bidang (dalam horisontal), maka :
F = γ hs .h = = γ .(h/2) h = ½ γ h2
dengan satuan [N/m].
Diagram tekanan hidrostatis pada bidang ini merupakan
garis lurus, karena persamaan tekanan p = γ (h-z) adalah
merupakan fungsi berpangkat satu (linier).
Gaya hidrostatis pada bidang vertikal = isi prisma segitiga
yang dibentuk oleh volume tekanan, sedang titik tangkap
gaya bekerja melalui titik berat volume prisma segitiga yang
jauhnya 2/3 h dari permukaan. Jadi sesuai dengan penurunan
rumus hp di atas.
Contoh Soal :
Hitunglah besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatis pada dinding vertikal kolam AB
kondisi tercelup sebagian, yang mempunyai tinggi h = 3,00 m dengan lebar b = 5,00 m, bila
diketahui berat jenis ait γa = 9,81 kN/m3
(lihat Gambar 3.4) ?
Jawab :
Gaya hidrostatis, F = γ . hs . A = 9,81*1,50 * (3,00 * 5,00) = 220,725 kN [ ]
Letak titik tangkap gaya hidrostatis berada pada titik pusat diagram tekanan/titik P,
hp = 2/3 h = 2/3 * 3,00 = 2,00 m (dari permukaan air).
Besar gaya hidrostatis persatuan lebar :
F = γ . hs . As = 9,81 (3,00/2) (3,00*1,00) = 44,145 N/m [ ].
hp = 2/3 h = 2/3 * 3,00 = 2,00 m (dari permukaan air).
3.3.3 Gaya Hidrostatis Pada Bidang Miring
Dinding kolam air atau bidang CD dalam kondisi tercelup sebagian (lihat Gambar 3.4) :
Gaya hidrostatis, F = g hs A = γ hs A [N]
Letak titik tangkap gaya hidrostatis, s
s
x
p y
Ay
I
y  [m]
h
p = h
b
2/3 h
b/2
b/2
F
H i d r o l i k a 1 63 -
atau :
 
 

sin/
sin/
s
s
x
p h
Ah
I
y  [m]
Contoh Soal :
Hitunglah besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatis yang bekerja pada dinding kolam
yang miring CD dalam kondisi tercelup sebagian (lihat Gambar 3.4), tinggi h = 3,00 m
dengan lebar b = 5,00 m, bila diketahui berat jenis ait γa = 9,81 kN/m3
.
Jawab :
Besar gaya hidrostatik,
F = γ . hs . A = 9,81 (3,00/2) (3,00/sin 60o
*5,00) = 254,87 kN [ ]
Besar gaya hidrostatis persatuan lebar :
F = γ . hs . As = 9,81 (3,00/2) (3,00/sin 60o
*1,00) = 50,974 kN/m [ ].
Letak titik tangkap gaya hidrostatik berada pd titik
pusat distribusi tekanan/titik P, yaitu:
s
s
x
p y
Ay
I
y  
4
33
m32,17
12
)60sin/00,3(*00,5
12

o
x
bh
I
Sehingga :
 
 
   
air).permukaandari(.m31,2
60sin/50,1
)60sin/00,300,5(60sin/50,1
32,17
sin/
sin/





o
oo
s
s
x
p h
Ah
I
y 

3.3.4 Gaya Hidrostatik Pada Bidang Lengkung
Dalam permasalahan bidang lengkung ini, gaya hidrostatik diuraikan menjadi gaya-gaya
dalam arah horizontal dan vertical sebagai berikut (lihat tinjauan bagian kecil dari bidang
lengkung Gambar 3.5) :
dF = γ h dA, dalam arah horizontal, dFH = γh dA cos α
dan arah vertical, dFV = γh dA sin α
maka :
- Gaya horizontal,   yH dAhF  merupakan gaya
pada bidang proyeksi CD, sedangkan
- Gaya vertical,   XV dAhF  merupakan gaya
yang besarnya = berat kolom air di atas bidang
p = h b
yp
b/2
b/2
F
P
A
B
C
D
E F
FH
FV
F
dFH
dFV dF
dAy
α
α
H i d r o l i k a 1 73 -
lengkung AB, (seluas bidang ABFE).
Gambar 3.5 Gaya hidrostatis pada bidang lengkung ¼ lingkaran.
Sehingga :
- Besarnya resultante gaya hidrostatis :
22
vH FFF  ( ) dengan satuan N, atau kN.
- Letak titik tangkap gaya hidrostatis :
Berada pada perpotongan antara garis kerja FH dan FV, kemudian dari titik tersebut
dihubungkan dengan titik pusat lengkungan sehingga merupakan garis kerja gaya F.
- Arah gaya terhadap garis horisontal, 






H
V
F
F
arc tan. , dalam satuan [derajat].
Contoh Soal 1 :
Pintu tangki air AB berbentuk bidang lengkung seperempat
lingkaran dengan jari-jari R = 2,00 m dan lebar b = 3,00 m
seperti Gambar di samping.
Jika titik A berada pada kedalaman 10 m dari permukaan air
dan γ = 9,81 kN/m3
, hitung besar dan letak titik tangkap gaya
hidrostatik yang bekerja pada pintu AB tersebut ?
Jawab :
Gaya hidrostatis yang bekerja pada pintu AB (yang berupa
bidang lengkung) = resultan dari gaya yang bekerja pada
bidang proyeksi vertical AB yaitu bidang CD + berat air di
atas bidang lengkung AB yaitu bidang ABFE.
Gaya yang bekerja pada bidang proyeksi CD, adalah :
FH = γ hs ACD → γ = 9,81 kN/m3
,
→ hs = 10 + 1 = 11 m,
→ ACD = CD * b = 2 * 3 = 6 m2
.
= 9,81*11*6
= 647,46 kN [←]
Letak titik tangkap gaya FH, yaitu :
s
CDs
x
p h
Ah
I
h  →Ix = 1/12 bh3
= 1/12*3*23
= 2 m4
.
m118,1111
6*11
2
ph .
Berat air di atas bidang lengkung AB yaitu bidang
ABFE, diuraikan menjadi 2 komponen berat air, yaitu
Fv1 dan Fv2 :
FV1 = Berat air seluas bidang AA’FE
A
B
E F
R
=
2
m
10m2m
A
B
C
D
E F
FH
FV1
F
L1
L
L2
FV2
FV
hs
R
S
P
hP
H i d r o l i k a 1 83 -
= γ* Volume air seluas bidang AA’FE
= γ*b* AAA’FE = 9,81 * 3 * (10*2)
= 588,6 kN [↓]
Letak titik tangkap gaya FV1 (lihat Tabel pada Lampiran B), yaitu :
L1 = 1,00 m dari garis BF
Berat air Fv2 :
FV2 = Berat air seluas bidang AA’B
= γ* (Volume air seluas bidang AA’B)
= γ*(b* AAA’FE )
= 9,81 * (3 * (1/4*0,25πD2
))
= 9,81 * (3 * (1/4*0,25*π*42
))
= 92,410 kN [↓]
Letak titik tangkap gaya FV2 (lihat Tabel pada Lampiran B), yaitu :
L2 = 0,424 R
= 0,424*2
= 0,848 m dari garis BF
Resultanre gaya berat air di atas bidang lengkung :
Fv = Fv1 + Fv2
= 588,6 + 92,410
= 681,010 kN [↓]
Letak titik tangkap gaya resultan FV,
menurut statis momen terhadap garis BF, yaitu :
010,681
848,0*410,9200,1*6,588
** 2211




V
VV
F
LFLF
L
= 0,979 m.
Gaya hidrostatis F yang bekerja pada pintu AB (yang berupa bidang lengkung) = resultan
dari gaya yang bekerja pada bidang proyeksi vertical AB yaitu bidang CD dan berat air di
atas bidang lengkung AB yaitu bidang ABFE, yaitu :
22
22
010,68146,647 
 VH FFF
= 939,67 kN [ ]
Arah gaya hidrostatis F adalah melalui titik pusat ¼ lingkaran dan miring membentuk sudut
α terhadap bidang horisontal, selain itujuga melalui titik perpotongan garis kerja Fv dan Fh:
H i d r o l i k a 1 93 -













46,647
010,681
tantan arc
F
F
arc
H
V

= 46,445 o
Contoh Soal 2 :
Pintu radial ¼ lingkaran ABC bertitik pusat di titk O
dengan jari-jari R = 2,4 m, dan mempunyai lebar
b = 3 m, serta diperlengkapi engsel di titik C, menerima
tekanan air dari arah sisi kanan seperti terlihat pada
Gambar. Berat pintu radial W = 100 kN dan titik berat
pintu tersebut berada disebelah kanan engsel sejauh
e = 0,424 R.
Diminta : Hitung besar dan arah gaya luar K agar pintu tetap dalam kondisi setimbang
seperti pada gambar ?
Jawab :
Gaya hidrostatis yang bekerja pada bidang
proyeksi, adalah :
Fh = γ hs ACD → γ = 9,81 kN/m3
,
→ hs = ½ R = ½ * 2,4
= 1,2 m.
→ ACD = R * b = 2,4 * 3
= 7,2 m2
.
= 9,81*1,2*7,2
= 84,758 kN [←]
Letak titik tangkap gaya Fh, yaitu :
hp = 2/3 R = 2/3*2,4 = 1,6 m (terhadap permukaan air).
Jarak gaya Fh terhadap engsel C :
L1 = hp – 0,8 = 1,6 – 0,8 = 0,8 m.
Berat air di atas bidang lengkung AB yaitu bidang ABO (imaginer) :
Fv = Berat air seluas bidang ABO = γ* Volume air seluas bidang ABO
= γ*b* AABO = 9,81 * 3 * (1/4  R2
) = 133,071 kN [↑]
Jarak gaya Fv terhadap engsel C :
L2 = 0,424 R = 0,424*2,4 = 1,0178 m.
Berat pintu radial, W = 100 kN (↓), dengan jarak terhadap engsel e = 0,424 R = 1,0178 m.
Besar dan arah gaya luar K,
  0CM
0,8 m
1,6 m
R
=
2,4
m
K
A
B
C
O
L2
L1
L3
Fh
Fv
Bidang proyeksi
W
0,8 m
1,6 m
R
=
2,4
m
K
A
B
C
O
W
H i d r o l i k a 1 103 -
4,2
076,1*071,1330176,1*1008,0*758,84*** 21 



R
LFeWLF
K Vh
= 14,231 kN (↑)
Contoh Soal 3:
Pintu klep AB mempunyai lebar b = 2,5 m,
yang diperlengkapi engsel di titik A,
terpasang miring dengan sudut 60o
di mulut
gorong-gorong yang berada di bawah badan
jalan, berat pintu W = 500 N dengan titik
berat berada di tengah-tengah AB. Pintu
tersebut menerima tekanan air dari arah kiri
dan kanan (lihat Gambar).
Hitung : besar dan arah gaya tegangan tali K pada saat pintu akan mulai terbuka, bila untuk
kebutuhan operasional pintu (buka/tutup pintu), di titik B di hubungkan dengan
tali baja (sling) ke motor penggulung ?
Jawab :
A
B
Gorong-gorong
Badan jalan
Saluran
ys
yp
hs
Fp
ys
yp
W Fp
K
L
L3
hs
1) Gaya hidrostatis yang bekerja pada sisi kanan pintu (gorong-gorong terisi penuh air) :
Fka = γ hs AAB → hs = ½ *2 = ½ * 2 = 1 m.
→ ys = hs/sin 60o
= 1,1547 m
→ AAB = 2/sin 60o
* b = 2/sin 60º * 3 = 6,928 m2
.
= 9,81*1*6,928 = 67,928 kN [ ]
Letak titik tangkap gaya Fki :
yp = 2/3 * 2 = 2/3 * 2 = 1,333 m
Jarak gaya Fki terhadap engel A
L1 = yp = 1,333 m.
2) Gaya hidrostatis yang bekerja pada sisi kiri pintu :
A
B
Gorong-gorong
Badan jalan
Saluran
60o
5 m
W
K
D = 2 m
Motor penggulung tali
engsel
Roda
H i d r o l i k a 1 113 -
Fki = γ hs AAD → hs = a + ½*D = 5 + ½ *2 = 5 + ½ * 2 = 6 m.
→ ys = hs/sin 60o
= 6/sin 60o
= 6,928 m
→ AAB = 2/sin 60o
* b = 2/sin 60º * 3 = 6,928 m2
.
= 9,81*6,928*6,928 = 470,88 kN [ ]
Letak titik tangkap gaya Fki, yaitu :
s
CDs
x
p y
Ay
I
y  → Ix = 1/12 bh3
= 1/12*3*(2/sin 60o
)3
= 3,079 m4
.
m992,6928,6
928,6*928,6
079,3
py
Jarak gaya Fki terhadap engel A :
L2 = yp – 5/sin 60o
= 6,992 – 5/sin 60o
= 1,219 m.
3) Gaya berat pintu W = 500 N dengan titik berat L3 = 1/sin 60o
= 1,1547 m
4) Besar dan arah gaya luar K , apabila jarak K terhadap engsel L = 2/sin 60o
= 2,294 m.
MC = 0
294,2
1547,1*5,0333,1*928,67219,1*88,470
0
312
321





L
LWLFLF
K
LKLWLFLF
kaki
kika
= 210,999 kN [↑].
H i d r o l i k a 1 123 -
3.4 Soal Latihan
Soal 1 :
Kolam air memiliki kedalaman h = a m, lebar b =
6,00 m, hitung :
a) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik
yang bekerja pada dinding AB.
b) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik
yang bekerja pada lantai dasar BC.
c) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik
yang bekerja pada dinding CD.
Soal 2 :
Bidang AB berbentuk lingkaran dengan diameter d
= 3,00 m, sedangkan bidang CD berbentuk segitiga
sama kaki yang puncaknya di titik C dan alasnya
DD’ = 2,00 m, Jika titik A dan C berada pada
kedalaman a m dari permukaan air, hitung :
a) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik
yang bekerja pada bidang lingkaran AB.
b) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik
yang bekerja pada bidang segitiga CD.
Soal 3 :
Pintu tangki air AB berbentuk empat persegi panjang
dengan lebar b = 2,00 m. Jika titik A berada pada
kedalaman a m dari permukaan air, hitung : besar dan
letak titik tangkap gaya hidrostatik yang bekerja pada
pintu AB.
Soal 4 :
Pintu tangki air AB berbentuk bidang lengkung
seperempat lingkaran dengan jari-jari R = 2,00 m dan
lebar b = 3,00 m. Jika titik A berada pada kedalaman a m
dari permukaan air, hitung : Besar dan titik tangkap gaya
hidrostatik yang bekerja pada pintu AB.
h = a m
10,00 m
60o
A
B C
D
a
60o
A
B
3,00 m 3,00 m
D
C
A
B
a
3,00 m
60o
A
B
a
R
=
2
m
2,00 m
H i d r o l i k a 1 133 -
Soal 5 :
Pintu klep AB terpasang di mulut gorong-
gorong berbentuk persegi panjang dengan
lebar b = 2,5 m, dan diperlengkapi engsel
di A. Jika titik A berada pada kedalaman a
m dari permukaan air sungai dan air di
gorong-gorong dianggap kosong, hitung :
a) Besar dan letak titik tangkap gaya
hidrostatis yang bekerja pada pintu AB.
b) Besar momen di Engsel A akibat gaya
hidrostatis yg bekerja pada pintu AB.
Soal 6 :
Pintu klep otomatis AB mempunyai lebar
b = 2,5 m, yang diperlengkapi engsel di
titik A, terpasang miring dengan sudut 60o
di mulut gorong-gorong yang berada di
bawah badan jalan, berat pintu W = 500 N
dengan titik berat di tengah-tengah AB.
Pintu tersebut menerima tekanan air dari
arah kiri dan kanan (lihat Gambar). Berapa
tinggi muka air sungai (X) thd A, saat pintu
akan mulai terbuka jika aliran di gorong-
gorong dianggap penuh air ?
Soal 7 :
Sebuah pintu klep ABC mempunyai lebar b = a m,
dilengkapi dengan engsel di titik B. Agar pintu tetap
dalam kondisi seimbang seperti pada Gambar di
samping, berapa besar dan arah gaya luar K ?
Soal 8 :
Pintu automatik ABC beratnya 44000
N/m permeter lebar dan titik berat
pintu berada 1,80 m ke sebelah kanan
engsel C, serta meliki lebar b = a m.
Selidikilah apakah pintu tersebut akan
berputar terbuka akibat kedalaman air
seperti yang terlihat pada gambar ?
A
B C
K
3,00 m
3,00m
1,8 m
W
1,8m
1,5 m
C
A
B
A
B
Gorong-gorong
Badan jalan
Sungai
60o
x = ….?
W
D = 2 m
engsel
A
B
Gorong-gorong
Badan jalan
Sungai
60o
a
W
D = 2 m
engsel
H i d r o l i k a 1 143 -
Tabel 3.1. Luasan, titik berat, dan momen inersia.
____________________________________________________________________________
Bentuk bidang Luas Jarak titik berat
terhadap sisi dasar
Momen inersia sb.x
melalui titik berat
h
y
h
Bujur sangkar
x x
P
2
hA 
2
h
y 
12
4
h
Ix 
h
b
y
Empat persegi panjang
x x
P
hbA 
hy
2
1

12
3
hb
Ix 
h
b
y
Segitiga
xx
P
2
bh
A 
3
h
y 
36
3
hb
Ix 
a
b
h
y
Trapesium
xx
P
2
)( hba
A


)(3
)2(
ba
hba
y



)(36
)4( 322
ba
hbaba
Ix



d
d
y
Lingkaran
x x
P
4
2
d
A


2
d
y 
64
4
d
Ix


r
d
y
Setengah lingkaran
xx
P
8
2
d
A

 dy 212,0 43
)1086,6( dxIx


r
r
y
Seperempat lingkaran
xx
P
16
2
d
A

 dy 212,0 43
)1043,3( dxIx



Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Batas-Batas Atterberg
Batas-Batas AtterbergBatas-Batas Atterberg
Batas-Batas AtterbergIwan Sutriono
 
03 tegangan regangan (2)
03   tegangan regangan (2)03   tegangan regangan (2)
03 tegangan regangan (2)tekpal14
 
SOAL_SOAL_HIDROSTATIKA.pptx
SOAL_SOAL_HIDROSTATIKA.pptxSOAL_SOAL_HIDROSTATIKA.pptx
SOAL_SOAL_HIDROSTATIKA.pptxProYeniEP1
 
Contoh kasus poligon tertutup
Contoh kasus poligon tertutupContoh kasus poligon tertutup
Contoh kasus poligon tertutupEqi Arzaqi
 
Struktur Beton Bertulang
Struktur Beton BertulangStruktur Beton Bertulang
Struktur Beton BertulangMira Pemayun
 
Evaporasi, transpirasi, evapotranspirasi
Evaporasi, transpirasi,  evapotranspirasiEvaporasi, transpirasi,  evapotranspirasi
Evaporasi, transpirasi, evapotranspirasiJulia Maidar
 
Persamaan kecepatan
Persamaan kecepatanPersamaan kecepatan
Persamaan kecepatanAdunk Putra
 
Pertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluran
Pertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluranPertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluran
Pertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluranBahar Saing
 
Aliran Seragam pada Saluran Terbuka (Hidrolika)
Aliran Seragam pada Saluran Terbuka (Hidrolika)Aliran Seragam pada Saluran Terbuka (Hidrolika)
Aliran Seragam pada Saluran Terbuka (Hidrolika)Aceh Engineering State
 
Contoh soal-sambungan-baut
Contoh soal-sambungan-bautContoh soal-sambungan-baut
Contoh soal-sambungan-bautEdhot Badhot
 

La actualidad más candente (20)

Mekanika tanah bab 6
Mekanika tanah bab 6Mekanika tanah bab 6
Mekanika tanah bab 6
 
Tiang Pancang I
Tiang Pancang ITiang Pancang I
Tiang Pancang I
 
Prinsip mekanika tanah
Prinsip mekanika tanahPrinsip mekanika tanah
Prinsip mekanika tanah
 
9 contoh desain turap
9 contoh desain turap9 contoh desain turap
9 contoh desain turap
 
Batas-Batas Atterberg
Batas-Batas AtterbergBatas-Batas Atterberg
Batas-Batas Atterberg
 
03 tegangan regangan (2)
03   tegangan regangan (2)03   tegangan regangan (2)
03 tegangan regangan (2)
 
SOAL_SOAL_HIDROSTATIKA.pptx
SOAL_SOAL_HIDROSTATIKA.pptxSOAL_SOAL_HIDROSTATIKA.pptx
SOAL_SOAL_HIDROSTATIKA.pptx
 
Pengaruh kadar air terhadap beton
Pengaruh kadar air terhadap betonPengaruh kadar air terhadap beton
Pengaruh kadar air terhadap beton
 
Contoh kasus poligon tertutup
Contoh kasus poligon tertutupContoh kasus poligon tertutup
Contoh kasus poligon tertutup
 
Kuliah dinamika-lengkap
Kuliah dinamika-lengkapKuliah dinamika-lengkap
Kuliah dinamika-lengkap
 
Struktur Beton Bertulang
Struktur Beton BertulangStruktur Beton Bertulang
Struktur Beton Bertulang
 
Evaporasi, transpirasi, evapotranspirasi
Evaporasi, transpirasi,  evapotranspirasiEvaporasi, transpirasi,  evapotranspirasi
Evaporasi, transpirasi, evapotranspirasi
 
Persamaan kecepatan
Persamaan kecepatanPersamaan kecepatan
Persamaan kecepatan
 
Pertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluran
Pertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluranPertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluran
Pertemuan iv. hidrolika dan jenis aliran dalam saluran
 
Lingkaran Mohr utk tegangan
Lingkaran Mohr utk teganganLingkaran Mohr utk tegangan
Lingkaran Mohr utk tegangan
 
3
33
3
 
Aliran Seragam pada Saluran Terbuka (Hidrolika)
Aliran Seragam pada Saluran Terbuka (Hidrolika)Aliran Seragam pada Saluran Terbuka (Hidrolika)
Aliran Seragam pada Saluran Terbuka (Hidrolika)
 
Contoh soal pondasi telapak
Contoh soal pondasi telapakContoh soal pondasi telapak
Contoh soal pondasi telapak
 
Contoh soal-sambungan-baut
Contoh soal-sambungan-bautContoh soal-sambungan-baut
Contoh soal-sambungan-baut
 
Metode cross
Metode crossMetode cross
Metode cross
 

Destacado

Siap menghadapi ujian nasional fisika 2013 zainal abidin
Siap menghadapi ujian nasional fisika 2013   zainal abidinSiap menghadapi ujian nasional fisika 2013   zainal abidin
Siap menghadapi ujian nasional fisika 2013 zainal abidinZainal Abidin Mustofa
 
05 momen inersia 2
05   momen inersia 205   momen inersia 2
05 momen inersia 2tekpal14
 
06 momen inersia 3
06  momen inersia 306  momen inersia 3
06 momen inersia 3tekpal14
 
Laporan praktikum fisika hidrostatika
Laporan praktikum fisika hidrostatikaLaporan praktikum fisika hidrostatika
Laporan praktikum fisika hidrostatikaNur An'nisa
 
Analisa struktur bangunan air
Analisa struktur bangunan airAnalisa struktur bangunan air
Analisa struktur bangunan airinfosanitasi
 
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran FluidaModul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran FluidaAli Hasimi Pane
 
Spesifikasi Teknis Jembatan Selat Sunda
Spesifikasi Teknis Jembatan Selat SundaSpesifikasi Teknis Jembatan Selat Sunda
Spesifikasi Teknis Jembatan Selat SundaTariq Kusuma
 
04 momen inersia
04   momen inersia04   momen inersia
04 momen inersiatekpal14
 
22 kesetimbangan-benda-tegar
22 kesetimbangan-benda-tegar22 kesetimbangan-benda-tegar
22 kesetimbangan-benda-tegarndhone
 
ITP UNS SEMESTER 1 Termokimia
ITP UNS SEMESTER 1 TermokimiaITP UNS SEMESTER 1 Termokimia
ITP UNS SEMESTER 1 TermokimiaFransiska Puteri
 
22 kesetimbangan-benda-tegar
22 kesetimbangan-benda-tegar22 kesetimbangan-benda-tegar
22 kesetimbangan-benda-tegarArys Susanto
 
10.01.03.005
10.01.03.00510.01.03.005
10.01.03.005badhanxy
 
Perubahan panjang batang yang tidak seragam
Perubahan panjang batang yang tidak seragamPerubahan panjang batang yang tidak seragam
Perubahan panjang batang yang tidak seragamWidhy Black Guns
 
1.9,5.15 bending stresses combined
1.9,5.15 bending stresses combined1.9,5.15 bending stresses combined
1.9,5.15 bending stresses combinedFrederikus Konrad
 
Studi kasus jaringan pipa untuk distribusi air bersih menggunakan metode hard...
Studi kasus jaringan pipa untuk distribusi air bersih menggunakan metode hard...Studi kasus jaringan pipa untuk distribusi air bersih menggunakan metode hard...
Studi kasus jaringan pipa untuk distribusi air bersih menggunakan metode hard...Ali Hasimi Pane
 

Destacado (20)

Mekanika fluida
Mekanika fluidaMekanika fluida
Mekanika fluida
 
Siap menghadapi ujian nasional fisika 2013 zainal abidin
Siap menghadapi ujian nasional fisika 2013   zainal abidinSiap menghadapi ujian nasional fisika 2013   zainal abidin
Siap menghadapi ujian nasional fisika 2013 zainal abidin
 
05 momen inersia 2
05   momen inersia 205   momen inersia 2
05 momen inersia 2
 
Modul mek. fluida
Modul mek. fluidaModul mek. fluida
Modul mek. fluida
 
06 momen inersia 3
06  momen inersia 306  momen inersia 3
06 momen inersia 3
 
Laporan praktikum fisika hidrostatika
Laporan praktikum fisika hidrostatikaLaporan praktikum fisika hidrostatika
Laporan praktikum fisika hidrostatika
 
Rumus-rumus Fisika SMA
Rumus-rumus Fisika SMARumus-rumus Fisika SMA
Rumus-rumus Fisika SMA
 
Analisa struktur bangunan air
Analisa struktur bangunan airAnalisa struktur bangunan air
Analisa struktur bangunan air
 
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran FluidaModul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
Modul mekanika fluida: Dasar-dasar Perhitungan Aliran Fluida
 
Spesifikasi Teknis Jembatan Selat Sunda
Spesifikasi Teknis Jembatan Selat SundaSpesifikasi Teknis Jembatan Selat Sunda
Spesifikasi Teknis Jembatan Selat Sunda
 
04 momen inersia
04   momen inersia04   momen inersia
04 momen inersia
 
22 kesetimbangan-benda-tegar
22 kesetimbangan-benda-tegar22 kesetimbangan-benda-tegar
22 kesetimbangan-benda-tegar
 
ITP UNS SEMESTER 1 Termokimia
ITP UNS SEMESTER 1 TermokimiaITP UNS SEMESTER 1 Termokimia
ITP UNS SEMESTER 1 Termokimia
 
Pasak
PasakPasak
Pasak
 
22 kesetimbangan-benda-tegar
22 kesetimbangan-benda-tegar22 kesetimbangan-benda-tegar
22 kesetimbangan-benda-tegar
 
10.01.03.005
10.01.03.00510.01.03.005
10.01.03.005
 
Perubahan panjang batang yang tidak seragam
Perubahan panjang batang yang tidak seragamPerubahan panjang batang yang tidak seragam
Perubahan panjang batang yang tidak seragam
 
1.1 proses perancangan
1.1 proses perancangan1.1 proses perancangan
1.1 proses perancangan
 
1.9,5.15 bending stresses combined
1.9,5.15 bending stresses combined1.9,5.15 bending stresses combined
1.9,5.15 bending stresses combined
 
Studi kasus jaringan pipa untuk distribusi air bersih menggunakan metode hard...
Studi kasus jaringan pipa untuk distribusi air bersih menggunakan metode hard...Studi kasus jaringan pipa untuk distribusi air bersih menggunakan metode hard...
Studi kasus jaringan pipa untuk distribusi air bersih menggunakan metode hard...
 

Similar a GAYA HIDROSTATIS

Model simuasi air laut
Model simuasi air lautModel simuasi air laut
Model simuasi air lautYohansli
 
BAB III GAYA HIDROSTATIKA_Rev.pptx
BAB III GAYA HIDROSTATIKA_Rev.pptxBAB III GAYA HIDROSTATIKA_Rev.pptx
BAB III GAYA HIDROSTATIKA_Rev.pptxmahesa41
 
Mekanika fluida 1 pertemuan 04
Mekanika fluida 1 pertemuan 04Mekanika fluida 1 pertemuan 04
Mekanika fluida 1 pertemuan 04Marfizal Marfizal
 
mekanika-fluida2.pdf
mekanika-fluida2.pdfmekanika-fluida2.pdf
mekanika-fluida2.pdfmahesa41
 
modul_fluida statis (kapita selekta IPA SMA)
modul_fluida statis (kapita selekta IPA SMA)modul_fluida statis (kapita selekta IPA SMA)
modul_fluida statis (kapita selekta IPA SMA)Fitri Immawati
 
Rumus fluida statis dan fluida dinamis
Rumus fluida statis dan fluida dinamisRumus fluida statis dan fluida dinamis
Rumus fluida statis dan fluida dinamisAde Hidayat
 
Gaya hidrostatika bidang datar minggu 3.pptx
Gaya hidrostatika bidang datar minggu 3.pptxGaya hidrostatika bidang datar minggu 3.pptx
Gaya hidrostatika bidang datar minggu 3.pptxariefapr
 
Fluida tidak bergerak
Fluida tidak bergerakFluida tidak bergerak
Fluida tidak bergerakprawibawazka
 
Kupas tuntas bab tekanan kelas 8 mtsn 4 jombang
Kupas tuntas bab tekanan  kelas 8 mtsn 4 jombangKupas tuntas bab tekanan  kelas 8 mtsn 4 jombang
Kupas tuntas bab tekanan kelas 8 mtsn 4 jombangHisbulloh Huda
 
FISIKA FLUIDA ANIMASI
FISIKA FLUIDA ANIMASIFISIKA FLUIDA ANIMASI
FISIKA FLUIDA ANIMASIManaka Manaka
 
Mekanika fluida 1 pertemuan 02
Mekanika fluida 1 pertemuan 02Mekanika fluida 1 pertemuan 02
Mekanika fluida 1 pertemuan 02Marfizal Marfizal
 
Mekanika fluida 1 pertemuan 02
Mekanika fluida 1 pertemuan 02Mekanika fluida 1 pertemuan 02
Mekanika fluida 1 pertemuan 02Marfizal Marfizal
 
Tekanan pada zat cair
Tekanan pada zat cairTekanan pada zat cair
Tekanan pada zat cairDian Mellati
 
Laporan praktikum loncatan hidrolis ( modul 3 ) itb fixs
Laporan praktikum loncatan hidrolis ( modul 3 ) itb fixsLaporan praktikum loncatan hidrolis ( modul 3 ) itb fixs
Laporan praktikum loncatan hidrolis ( modul 3 ) itb fixsHealth Polytechnic of Bandung
 
Fluida statis k 2
Fluida statis k 2Fluida statis k 2
Fluida statis k 2yunnicash
 
Presentasi materi-ajar1
Presentasi materi-ajar1Presentasi materi-ajar1
Presentasi materi-ajar1niwan21
 
STOC (Storm Surge and Tsunami Simulator in Oceans and Coastal Areas)
STOC (Storm Surge and Tsunami Simulator in Oceans and Coastal Areas)STOC (Storm Surge and Tsunami Simulator in Oceans and Coastal Areas)
STOC (Storm Surge and Tsunami Simulator in Oceans and Coastal Areas)Putika Ashfar Khoiri
 

Similar a GAYA HIDROSTATIS (20)

Model simuasi air laut
Model simuasi air lautModel simuasi air laut
Model simuasi air laut
 
BAB III GAYA HIDROSTATIKA_Rev.pptx
BAB III GAYA HIDROSTATIKA_Rev.pptxBAB III GAYA HIDROSTATIKA_Rev.pptx
BAB III GAYA HIDROSTATIKA_Rev.pptx
 
Mekanika fluida 1 pertemuan 04
Mekanika fluida 1 pertemuan 04Mekanika fluida 1 pertemuan 04
Mekanika fluida 1 pertemuan 04
 
mekanika-fluida2.pdf
mekanika-fluida2.pdfmekanika-fluida2.pdf
mekanika-fluida2.pdf
 
MODUL FLUIDA STATIS
MODUL FLUIDA STATISMODUL FLUIDA STATIS
MODUL FLUIDA STATIS
 
modul_fluida statis (kapita selekta IPA SMA)
modul_fluida statis (kapita selekta IPA SMA)modul_fluida statis (kapita selekta IPA SMA)
modul_fluida statis (kapita selekta IPA SMA)
 
Rumus fluida statis dan fluida dinamis
Rumus fluida statis dan fluida dinamisRumus fluida statis dan fluida dinamis
Rumus fluida statis dan fluida dinamis
 
Gaya hidrostatika bidang datar minggu 3.pptx
Gaya hidrostatika bidang datar minggu 3.pptxGaya hidrostatika bidang datar minggu 3.pptx
Gaya hidrostatika bidang datar minggu 3.pptx
 
Fluida tidak bergerak
Fluida tidak bergerakFluida tidak bergerak
Fluida tidak bergerak
 
Fluida1
Fluida1Fluida1
Fluida1
 
Kupas tuntas bab tekanan kelas 8 mtsn 4 jombang
Kupas tuntas bab tekanan  kelas 8 mtsn 4 jombangKupas tuntas bab tekanan  kelas 8 mtsn 4 jombang
Kupas tuntas bab tekanan kelas 8 mtsn 4 jombang
 
FISIKA FLUIDA ANIMASI
FISIKA FLUIDA ANIMASIFISIKA FLUIDA ANIMASI
FISIKA FLUIDA ANIMASI
 
Mekanika fluida 1 pertemuan 02
Mekanika fluida 1 pertemuan 02Mekanika fluida 1 pertemuan 02
Mekanika fluida 1 pertemuan 02
 
Mekanika fluida 1 pertemuan 02
Mekanika fluida 1 pertemuan 02Mekanika fluida 1 pertemuan 02
Mekanika fluida 1 pertemuan 02
 
Tekanan pada zat cair
Tekanan pada zat cairTekanan pada zat cair
Tekanan pada zat cair
 
Laporan praktikum loncatan hidrolis ( modul 3 ) itb fixs
Laporan praktikum loncatan hidrolis ( modul 3 ) itb fixsLaporan praktikum loncatan hidrolis ( modul 3 ) itb fixs
Laporan praktikum loncatan hidrolis ( modul 3 ) itb fixs
 
Fluida statis k 2
Fluida statis k 2Fluida statis k 2
Fluida statis k 2
 
Fisika paket 1
Fisika paket 1Fisika paket 1
Fisika paket 1
 
Presentasi materi-ajar1
Presentasi materi-ajar1Presentasi materi-ajar1
Presentasi materi-ajar1
 
STOC (Storm Surge and Tsunami Simulator in Oceans and Coastal Areas)
STOC (Storm Surge and Tsunami Simulator in Oceans and Coastal Areas)STOC (Storm Surge and Tsunami Simulator in Oceans and Coastal Areas)
STOC (Storm Surge and Tsunami Simulator in Oceans and Coastal Areas)
 

GAYA HIDROSTATIS

  • 1. H i d r o l i k a 1 13 - BAB III HIDROSTATIKA Tujuan Pembelajaran Umum : 1. Mahasiswa mampu menerapkan prinsip-prinsip dasar ilmu mekanika rekayasa dalam pemecahan kasus-kasus hidrostatika. 2. Mahasiswa memahami cara menghitung gaya hidrostatis yang bekerja pada bangunan- bangunan keairan. Tujuan Pembelajaran Khusus : 1. Mahasiswa mampu memahami konsep dasar hidrostatika pada kondisi bidang yang tercelup penuh maupun tercelup sebagian dalam air. 2. Mahasiswa mengetahui cara menghitung besar, letak titik tangkap, arah maupun momen dari gaya hidrostatis yang bekerja pada berbagai bentuk luasan dan sudut posisi bidang. 3.1 Tekanan Hidrostatis Seperti telah diketahui dalam hidrostatika bahwa kecepatan air V = 0, jadi air dalam keadaan diam/tidak bergerak. Sehingga tekanan hidrostatis pada suatu titik menurut Hk. Bernoulli menjadi : Hz p   …………………………………………………………………..….. (3.1) Untuk titik-2 di permukaan air (Gambar 3.1) : p = patm = 0 (diabaikan), maka : z = h = H  dimana : H = energi total = garis energi h = tinggi tekanan di titik 2 = garis tekanan z = posisi titik2 thd.datum = garis permukaan air Berarti dalam hidrostatika : garis energi = garis tekanan = garis permukaan air. Tekanan hidrostatis di titik 2 yang berada di permukaan air, adalah :   022  zhp   karena h = z2 Gambar 3.1 Tekanan hidrostatis pada suatu titik. z1  1p htitik-1 titik-2 z2 H dasar muka air
  • 2. H i d r o l i k a 1 23 - Untuk titik -1 berada di bawah permukaan air sedalam h1 (lihat Gambar 3.1) : hz p  1 1    111 hzhp   ……………………………………………………….. (3.2) Tekanan ini disebut tekanan hidrostatis. Besarnya tekanan ini sama dengan berat air di atas titik tersebut, dan dinyatakan dengan satuan N/m2 atau kN/m2 . Menurut hukum Pascal, besarnya tekanan air pada suatu titik dari semua arah adalah sama. 3.2 Arah Tekanan Hidrostatis Pada Bidang Dalam hidrostatika tekanan air pada bidang selalu tegak lurus pada bidang tersebut, karena tidak adanya gaya geser (gaya tangensial) τ = μ dv/dy = 0, jadi hanya tinggal gaya normal yang tegaklurus bidang saja (Gambar 3.2). Gambar 3.2 Arah tekanan hidrostatik pada bidang. 3.3 Gaya Hidrostatis Secara umum, gaya memiliki 3 atribut yaitu besar, letak titik tangkap, dan arah kerja. Besarnya gaya hidrostatis F yang bekerja pada luasan bidang sembarang dan membentuk sudut θ terhadap permukaan air, seperti diperlihatkan pada Gambar 3.3. Tinjau gaya yang bekerja pada bagian bidang seluas strip dA sama dengan tekanan pada strip p dikalikan dengan luasan strip dA, atau : dF = p . dA =  . h . dA …………………………………….. (3.3) y ys dx dy h hs hp yp A B S P dF F O Y S P θ O Luasan bidang sembarang X Gambar 3.3 Gaya hidrostatik pada bentuk bidang sembarang yang bersudut . τ F
  • 3. H i d r o l i k a 1 33 - Dengan menjumlahkan semua gaya yang bekerja pada luasan bidang sembarang tersebut, dengan mempertimbangkan bahwa h = y . sin, yaitu :       Aysing dAysing dAsinygdAhgF s         Karena hs = ys sin, maka : F = g hs A = γ hs A [N] [ ] ……………………….. (3.4) dimana : F = gaya hidrostatis, dinyatakan dengan satuan [N]  = kerapatan massa air, dinyatakan dengan satuan [kg/m3 ] g = gravitasi bumi, dinyatakan dengan satuan [m/detik2 ] hs = kedalaman pusat bidang terhadap permukaan air, dengan satuan [m] A = luas bidang sem, dinyatakan dengan satuan [m2 ]. Letak titik pusat gaya hidrostatik yp dihitung seperti pada mekanika dengan menggunakan konsep statis momen. Sumbu O dipilih sebagai perpotongan antara luas bidang sembarang dan permukaan air. Karena jumlah momen dari seluruh gaya terhadap sumbu O = momen gaya resultannya, maka kita peroleh persamaan ;   pyFydF  dari perhitungan di atas dF = g h . dA = g (y sin) dA dan F = (g sin) ys A maka   pyFydF       ps yAygdAyg    sinsin 2 Karena  dAy2 merupakan momen inersia dari luas bidang sembarang tersebut terhadap sumbu O, maka : p s o y Ay I  Dalam bentuk yang lebih tepat, digunakan teorema momen inersia sumbu sejajar, s s x s sx p y Ay I Ay yAI y    2 …………………….. (3.5) dimana : yp = jarak miring dari pusat tekanan terhadap permukaan air, dengan satuan [m] ys = jarak miring dari pusat bidang terhadap permukaan air, dengan satuan [m] Ix = momen inersia bidang thp. sumbu yang melalui pusatnya, dengan satuan [m4 ] A = luas bidang, dengan satuan [m2 ].
  • 4. H i d r o l i k a 1 43 - atau :      sin/ sin/ s s x p h Ah I y  ………………………………….. (3.6) dimana : yp = jarak miring dari pusat tekanan terhadap permukaan air, dengan satuan [m] hs = jarak vertikal dari pusat bidang terhadap permukaan air, dengan satuan [m] Ix = momen inersia bidang thp. sumbu yang melalui pusatnya, dengan satuan [m4 ] A = luas bidang, dengan satuan [m2 ]. Perlu diingat bahwa letak pusat gaya hidrostatik selalu di bawah pusat luasan bidang sembarang tersebut, atau (yp – ys) selalu positip karena Ix nilainya selalu positip. 3.3.1 Gaya Hidrostatis Pada Bidang Horisontal Perhatikan dasar kolam air atau bidang BC tercelup penuh (lihat Gambar 3.4) : Tekanan hidrostatik, p = γ . h [N/m2 ] Gaya hidrostatik, F = p . A = γ . hs . A = γ h . A [N] Letak titik tangkap gaya hidrostatik berada pada titik pusat diagram tekanan/titik P. Contoh Soal : Hitung tekanan hidrostatis, besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik pada dasar kolam BC dalam kondisi tercelup penuh (lihat Gambar 3.4). Panjang p = 8,00 m dengan lebar b = 5,00 m, bila diketahui berat jenis air γa = 9,81 kN/m3 ? Gambar 3.4 Bangunan kolam air. Jawab : Tekanan hidrostatik pada dasar tangki, p = γ . h = 9,81 * 3,00 = 29,43 kN/m2 . Gaya hidrostatik, F = γ . hs . A = p.A = γ h . A = 29,43 * (8,00 * 5,00) = 1177,2 kN [ ] Letak titik tangkap gaya hidrostatik berada pd titik pusat distribusi tekanan/titik P = (4,00 ; 2,50) m. Diagram tekanan hidrostatik berupa tekanan yang merata berbentuk prisma empat persegi panjang. F 8,00 5,00 C’ C B B’ A B C D h=3,00m 8,00 m Θ = 60o
  • 5. H i d r o l i k a 1 53 - 3.3.2 Gaya Hidrostatis Pada Bidang Vertikal Perhatikan dinding kolam air atau bidang AB tercelup sebagian (lihat Gambar 3.4) : Besar gaya hidrostatis, F = γ hs . A = γ .(h/2) . A [N] Letak titik tangkap gaya hidrostatis berada pada titik pusat diagram tekanan/titik P, hp = 2/3 h dari permukaan air. [m]. Bila gaya F dihitung dalam gaya persatuan lebar bidang (dalam horisontal), maka : F = γ hs .h = = γ .(h/2) h = ½ γ h2 dengan satuan [N/m]. Diagram tekanan hidrostatis pada bidang ini merupakan garis lurus, karena persamaan tekanan p = γ (h-z) adalah merupakan fungsi berpangkat satu (linier). Gaya hidrostatis pada bidang vertikal = isi prisma segitiga yang dibentuk oleh volume tekanan, sedang titik tangkap gaya bekerja melalui titik berat volume prisma segitiga yang jauhnya 2/3 h dari permukaan. Jadi sesuai dengan penurunan rumus hp di atas. Contoh Soal : Hitunglah besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatis pada dinding vertikal kolam AB kondisi tercelup sebagian, yang mempunyai tinggi h = 3,00 m dengan lebar b = 5,00 m, bila diketahui berat jenis ait γa = 9,81 kN/m3 (lihat Gambar 3.4) ? Jawab : Gaya hidrostatis, F = γ . hs . A = 9,81*1,50 * (3,00 * 5,00) = 220,725 kN [ ] Letak titik tangkap gaya hidrostatis berada pada titik pusat diagram tekanan/titik P, hp = 2/3 h = 2/3 * 3,00 = 2,00 m (dari permukaan air). Besar gaya hidrostatis persatuan lebar : F = γ . hs . As = 9,81 (3,00/2) (3,00*1,00) = 44,145 N/m [ ]. hp = 2/3 h = 2/3 * 3,00 = 2,00 m (dari permukaan air). 3.3.3 Gaya Hidrostatis Pada Bidang Miring Dinding kolam air atau bidang CD dalam kondisi tercelup sebagian (lihat Gambar 3.4) : Gaya hidrostatis, F = g hs A = γ hs A [N] Letak titik tangkap gaya hidrostatis, s s x p y Ay I y  [m] h p = h b 2/3 h b/2 b/2 F
  • 6. H i d r o l i k a 1 63 - atau :      sin/ sin/ s s x p h Ah I y  [m] Contoh Soal : Hitunglah besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatis yang bekerja pada dinding kolam yang miring CD dalam kondisi tercelup sebagian (lihat Gambar 3.4), tinggi h = 3,00 m dengan lebar b = 5,00 m, bila diketahui berat jenis ait γa = 9,81 kN/m3 . Jawab : Besar gaya hidrostatik, F = γ . hs . A = 9,81 (3,00/2) (3,00/sin 60o *5,00) = 254,87 kN [ ] Besar gaya hidrostatis persatuan lebar : F = γ . hs . As = 9,81 (3,00/2) (3,00/sin 60o *1,00) = 50,974 kN/m [ ]. Letak titik tangkap gaya hidrostatik berada pd titik pusat distribusi tekanan/titik P, yaitu: s s x p y Ay I y   4 33 m32,17 12 )60sin/00,3(*00,5 12  o x bh I Sehingga :         air).permukaandari(.m31,2 60sin/50,1 )60sin/00,300,5(60sin/50,1 32,17 sin/ sin/      o oo s s x p h Ah I y   3.3.4 Gaya Hidrostatik Pada Bidang Lengkung Dalam permasalahan bidang lengkung ini, gaya hidrostatik diuraikan menjadi gaya-gaya dalam arah horizontal dan vertical sebagai berikut (lihat tinjauan bagian kecil dari bidang lengkung Gambar 3.5) : dF = γ h dA, dalam arah horizontal, dFH = γh dA cos α dan arah vertical, dFV = γh dA sin α maka : - Gaya horizontal,   yH dAhF  merupakan gaya pada bidang proyeksi CD, sedangkan - Gaya vertical,   XV dAhF  merupakan gaya yang besarnya = berat kolom air di atas bidang p = h b yp b/2 b/2 F P A B C D E F FH FV F dFH dFV dF dAy α α
  • 7. H i d r o l i k a 1 73 - lengkung AB, (seluas bidang ABFE). Gambar 3.5 Gaya hidrostatis pada bidang lengkung ¼ lingkaran. Sehingga : - Besarnya resultante gaya hidrostatis : 22 vH FFF  ( ) dengan satuan N, atau kN. - Letak titik tangkap gaya hidrostatis : Berada pada perpotongan antara garis kerja FH dan FV, kemudian dari titik tersebut dihubungkan dengan titik pusat lengkungan sehingga merupakan garis kerja gaya F. - Arah gaya terhadap garis horisontal,        H V F F arc tan. , dalam satuan [derajat]. Contoh Soal 1 : Pintu tangki air AB berbentuk bidang lengkung seperempat lingkaran dengan jari-jari R = 2,00 m dan lebar b = 3,00 m seperti Gambar di samping. Jika titik A berada pada kedalaman 10 m dari permukaan air dan γ = 9,81 kN/m3 , hitung besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik yang bekerja pada pintu AB tersebut ? Jawab : Gaya hidrostatis yang bekerja pada pintu AB (yang berupa bidang lengkung) = resultan dari gaya yang bekerja pada bidang proyeksi vertical AB yaitu bidang CD + berat air di atas bidang lengkung AB yaitu bidang ABFE. Gaya yang bekerja pada bidang proyeksi CD, adalah : FH = γ hs ACD → γ = 9,81 kN/m3 , → hs = 10 + 1 = 11 m, → ACD = CD * b = 2 * 3 = 6 m2 . = 9,81*11*6 = 647,46 kN [←] Letak titik tangkap gaya FH, yaitu : s CDs x p h Ah I h  →Ix = 1/12 bh3 = 1/12*3*23 = 2 m4 . m118,1111 6*11 2 ph . Berat air di atas bidang lengkung AB yaitu bidang ABFE, diuraikan menjadi 2 komponen berat air, yaitu Fv1 dan Fv2 : FV1 = Berat air seluas bidang AA’FE A B E F R = 2 m 10m2m A B C D E F FH FV1 F L1 L L2 FV2 FV hs R S P hP
  • 8. H i d r o l i k a 1 83 - = γ* Volume air seluas bidang AA’FE = γ*b* AAA’FE = 9,81 * 3 * (10*2) = 588,6 kN [↓] Letak titik tangkap gaya FV1 (lihat Tabel pada Lampiran B), yaitu : L1 = 1,00 m dari garis BF Berat air Fv2 : FV2 = Berat air seluas bidang AA’B = γ* (Volume air seluas bidang AA’B) = γ*(b* AAA’FE ) = 9,81 * (3 * (1/4*0,25πD2 )) = 9,81 * (3 * (1/4*0,25*π*42 )) = 92,410 kN [↓] Letak titik tangkap gaya FV2 (lihat Tabel pada Lampiran B), yaitu : L2 = 0,424 R = 0,424*2 = 0,848 m dari garis BF Resultanre gaya berat air di atas bidang lengkung : Fv = Fv1 + Fv2 = 588,6 + 92,410 = 681,010 kN [↓] Letak titik tangkap gaya resultan FV, menurut statis momen terhadap garis BF, yaitu : 010,681 848,0*410,9200,1*6,588 ** 2211     V VV F LFLF L = 0,979 m. Gaya hidrostatis F yang bekerja pada pintu AB (yang berupa bidang lengkung) = resultan dari gaya yang bekerja pada bidang proyeksi vertical AB yaitu bidang CD dan berat air di atas bidang lengkung AB yaitu bidang ABFE, yaitu : 22 22 010,68146,647   VH FFF = 939,67 kN [ ] Arah gaya hidrostatis F adalah melalui titik pusat ¼ lingkaran dan miring membentuk sudut α terhadap bidang horisontal, selain itujuga melalui titik perpotongan garis kerja Fv dan Fh:
  • 9. H i d r o l i k a 1 93 -              46,647 010,681 tantan arc F F arc H V  = 46,445 o Contoh Soal 2 : Pintu radial ¼ lingkaran ABC bertitik pusat di titk O dengan jari-jari R = 2,4 m, dan mempunyai lebar b = 3 m, serta diperlengkapi engsel di titik C, menerima tekanan air dari arah sisi kanan seperti terlihat pada Gambar. Berat pintu radial W = 100 kN dan titik berat pintu tersebut berada disebelah kanan engsel sejauh e = 0,424 R. Diminta : Hitung besar dan arah gaya luar K agar pintu tetap dalam kondisi setimbang seperti pada gambar ? Jawab : Gaya hidrostatis yang bekerja pada bidang proyeksi, adalah : Fh = γ hs ACD → γ = 9,81 kN/m3 , → hs = ½ R = ½ * 2,4 = 1,2 m. → ACD = R * b = 2,4 * 3 = 7,2 m2 . = 9,81*1,2*7,2 = 84,758 kN [←] Letak titik tangkap gaya Fh, yaitu : hp = 2/3 R = 2/3*2,4 = 1,6 m (terhadap permukaan air). Jarak gaya Fh terhadap engsel C : L1 = hp – 0,8 = 1,6 – 0,8 = 0,8 m. Berat air di atas bidang lengkung AB yaitu bidang ABO (imaginer) : Fv = Berat air seluas bidang ABO = γ* Volume air seluas bidang ABO = γ*b* AABO = 9,81 * 3 * (1/4  R2 ) = 133,071 kN [↑] Jarak gaya Fv terhadap engsel C : L2 = 0,424 R = 0,424*2,4 = 1,0178 m. Berat pintu radial, W = 100 kN (↓), dengan jarak terhadap engsel e = 0,424 R = 1,0178 m. Besar dan arah gaya luar K,   0CM 0,8 m 1,6 m R = 2,4 m K A B C O L2 L1 L3 Fh Fv Bidang proyeksi W 0,8 m 1,6 m R = 2,4 m K A B C O W
  • 10. H i d r o l i k a 1 103 - 4,2 076,1*071,1330176,1*1008,0*758,84*** 21     R LFeWLF K Vh = 14,231 kN (↑) Contoh Soal 3: Pintu klep AB mempunyai lebar b = 2,5 m, yang diperlengkapi engsel di titik A, terpasang miring dengan sudut 60o di mulut gorong-gorong yang berada di bawah badan jalan, berat pintu W = 500 N dengan titik berat berada di tengah-tengah AB. Pintu tersebut menerima tekanan air dari arah kiri dan kanan (lihat Gambar). Hitung : besar dan arah gaya tegangan tali K pada saat pintu akan mulai terbuka, bila untuk kebutuhan operasional pintu (buka/tutup pintu), di titik B di hubungkan dengan tali baja (sling) ke motor penggulung ? Jawab : A B Gorong-gorong Badan jalan Saluran ys yp hs Fp ys yp W Fp K L L3 hs 1) Gaya hidrostatis yang bekerja pada sisi kanan pintu (gorong-gorong terisi penuh air) : Fka = γ hs AAB → hs = ½ *2 = ½ * 2 = 1 m. → ys = hs/sin 60o = 1,1547 m → AAB = 2/sin 60o * b = 2/sin 60º * 3 = 6,928 m2 . = 9,81*1*6,928 = 67,928 kN [ ] Letak titik tangkap gaya Fki : yp = 2/3 * 2 = 2/3 * 2 = 1,333 m Jarak gaya Fki terhadap engel A L1 = yp = 1,333 m. 2) Gaya hidrostatis yang bekerja pada sisi kiri pintu : A B Gorong-gorong Badan jalan Saluran 60o 5 m W K D = 2 m Motor penggulung tali engsel Roda
  • 11. H i d r o l i k a 1 113 - Fki = γ hs AAD → hs = a + ½*D = 5 + ½ *2 = 5 + ½ * 2 = 6 m. → ys = hs/sin 60o = 6/sin 60o = 6,928 m → AAB = 2/sin 60o * b = 2/sin 60º * 3 = 6,928 m2 . = 9,81*6,928*6,928 = 470,88 kN [ ] Letak titik tangkap gaya Fki, yaitu : s CDs x p y Ay I y  → Ix = 1/12 bh3 = 1/12*3*(2/sin 60o )3 = 3,079 m4 . m992,6928,6 928,6*928,6 079,3 py Jarak gaya Fki terhadap engel A : L2 = yp – 5/sin 60o = 6,992 – 5/sin 60o = 1,219 m. 3) Gaya berat pintu W = 500 N dengan titik berat L3 = 1/sin 60o = 1,1547 m 4) Besar dan arah gaya luar K , apabila jarak K terhadap engsel L = 2/sin 60o = 2,294 m. MC = 0 294,2 1547,1*5,0333,1*928,67219,1*88,470 0 312 321      L LWLFLF K LKLWLFLF kaki kika = 210,999 kN [↑].
  • 12. H i d r o l i k a 1 123 - 3.4 Soal Latihan Soal 1 : Kolam air memiliki kedalaman h = a m, lebar b = 6,00 m, hitung : a) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik yang bekerja pada dinding AB. b) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik yang bekerja pada lantai dasar BC. c) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik yang bekerja pada dinding CD. Soal 2 : Bidang AB berbentuk lingkaran dengan diameter d = 3,00 m, sedangkan bidang CD berbentuk segitiga sama kaki yang puncaknya di titik C dan alasnya DD’ = 2,00 m, Jika titik A dan C berada pada kedalaman a m dari permukaan air, hitung : a) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik yang bekerja pada bidang lingkaran AB. b) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik yang bekerja pada bidang segitiga CD. Soal 3 : Pintu tangki air AB berbentuk empat persegi panjang dengan lebar b = 2,00 m. Jika titik A berada pada kedalaman a m dari permukaan air, hitung : besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatik yang bekerja pada pintu AB. Soal 4 : Pintu tangki air AB berbentuk bidang lengkung seperempat lingkaran dengan jari-jari R = 2,00 m dan lebar b = 3,00 m. Jika titik A berada pada kedalaman a m dari permukaan air, hitung : Besar dan titik tangkap gaya hidrostatik yang bekerja pada pintu AB. h = a m 10,00 m 60o A B C D a 60o A B 3,00 m 3,00 m D C A B a 3,00 m 60o A B a R = 2 m 2,00 m
  • 13. H i d r o l i k a 1 133 - Soal 5 : Pintu klep AB terpasang di mulut gorong- gorong berbentuk persegi panjang dengan lebar b = 2,5 m, dan diperlengkapi engsel di A. Jika titik A berada pada kedalaman a m dari permukaan air sungai dan air di gorong-gorong dianggap kosong, hitung : a) Besar dan letak titik tangkap gaya hidrostatis yang bekerja pada pintu AB. b) Besar momen di Engsel A akibat gaya hidrostatis yg bekerja pada pintu AB. Soal 6 : Pintu klep otomatis AB mempunyai lebar b = 2,5 m, yang diperlengkapi engsel di titik A, terpasang miring dengan sudut 60o di mulut gorong-gorong yang berada di bawah badan jalan, berat pintu W = 500 N dengan titik berat di tengah-tengah AB. Pintu tersebut menerima tekanan air dari arah kiri dan kanan (lihat Gambar). Berapa tinggi muka air sungai (X) thd A, saat pintu akan mulai terbuka jika aliran di gorong- gorong dianggap penuh air ? Soal 7 : Sebuah pintu klep ABC mempunyai lebar b = a m, dilengkapi dengan engsel di titik B. Agar pintu tetap dalam kondisi seimbang seperti pada Gambar di samping, berapa besar dan arah gaya luar K ? Soal 8 : Pintu automatik ABC beratnya 44000 N/m permeter lebar dan titik berat pintu berada 1,80 m ke sebelah kanan engsel C, serta meliki lebar b = a m. Selidikilah apakah pintu tersebut akan berputar terbuka akibat kedalaman air seperti yang terlihat pada gambar ? A B C K 3,00 m 3,00m 1,8 m W 1,8m 1,5 m C A B A B Gorong-gorong Badan jalan Sungai 60o x = ….? W D = 2 m engsel A B Gorong-gorong Badan jalan Sungai 60o a W D = 2 m engsel
  • 14. H i d r o l i k a 1 143 - Tabel 3.1. Luasan, titik berat, dan momen inersia. ____________________________________________________________________________ Bentuk bidang Luas Jarak titik berat terhadap sisi dasar Momen inersia sb.x melalui titik berat h y h Bujur sangkar x x P 2 hA  2 h y  12 4 h Ix  h b y Empat persegi panjang x x P hbA  hy 2 1  12 3 hb Ix  h b y Segitiga xx P 2 bh A  3 h y  36 3 hb Ix  a b h y Trapesium xx P 2 )( hba A   )(3 )2( ba hba y    )(36 )4( 322 ba hbaba Ix    d d y Lingkaran x x P 4 2 d A   2 d y  64 4 d Ix   r d y Setengah lingkaran xx P 8 2 d A   dy 212,0 43 )1086,6( dxIx   r r y Seperempat lingkaran xx P 16 2 d A   dy 212,0 43 )1043,3( dxIx  